(57)【要約】【課題】発光素子の封止を樹脂で行っていたので、水と酸素の透過率増大と光透過率低下と温度上昇が問題であった。【解決手段】発光素子をガラスで被覆封止した線状光源とする。樹脂よりも水と酸素の透過量は小さく実質的に零であるガラスで発光素子を封止するので水と酸素により発光素子が劣化することがなくなる。  また樹脂のように光による変質劣化のないガラスであるので発光素子の長時間点灯においても封止材の光出射光率が低下することなく、封止材の水と酸素の透過率が増大することもない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板上に配列した複数の発光素子と、
前記配線基板上に形成し前記発光素子を被覆するガラス材と
を備える線状光源。
【請求項２】
第一の配線基板と、
前記第一の配線基板に配列した複数の発光素子と、
前記第一の配線基板に形成し前記発光素子を被覆するガラス材と
を備える発光素子アレイモジュールを、第二の配線基板に複数個配列した構成の線状光源。
【請求項３】
前記配線基板上に配列した前記発光素子の間に反射部材を配列し、
前記反射部材の発光素子に対向する面である反射面は発光素子の出射方向に向かうに従って開口が大きくなるように傾斜した形状であることを特徴とする請求項１または２記載の線状光源。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の線状光源と導光板とを備え、
前記線状光源からの光を前記導光板の側面から入射して、対向する主面間で反射させながら全面に伝播させるとともに、前記主面の一方である出射面から出射させて面状の発光をする面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータディスプレイ、テレビディスプレイ、携帯情報通信機器などの液晶表示装置に用いられる線状光源および面発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置としては透過型液晶表示装置が一般的に用いられている。透過型液晶表示装置は、バックライトと呼ばれる面発光装置を備え、そこからの照明光を液晶パネルによって空間変調して画像を形成する。
【０００３】
面発光装置としては、略線状光源である冷陰極管を用いて、導光板の側面より入射する方式のものが現在広く用いられている。薄板状の導光板の側面から入射された光は、対向する主面間を全反射を繰り返しながら伝播する。このとき、出射面となる面とは逆の面に特定の密度分布、大きさの拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成して伝播する光の一部を出射させる様に構成するのが一般的である。前記拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成する密度分布、大きさ分布などを適度に設定することにより、液晶パネル全面にわたってほぼ一様な照明をすることが可能になる。
【０００４】
更に最近では、発光ダイオードに代表される発光素子の性能が向上し、これを液晶バックライトの光源として用いることが提案され、携帯電話などの小型画面では従来の冷陰極管に代わって発光素子を光源に用いるのが主流になっている。これらは図６に示すような、発光素子チップ、配線、封止樹脂を一体に組み立てた発光素子パッケージ６１を１個ずつ個別に導光板６３側面近傍に数個配置した構成となっている。この方式では、発光素子パッケージが比較的大きなものであり全体の小型薄型化の障害であること、発光素子パッケージ直近は明るく隣り合う発光素子パッケージとの間は暗いという輝度むらがあることなどの短所がある。
【０００５】
これに対して小型化輝度むら軽減のために、図７に示すような細長い配線基板７３上に複数の発光素子７１を所定の間隔をおいて配設してダイボンディングして、配線基板上に樹脂７２を配して発光素子を封止する構造が提案されている。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２３５１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来の光源においては、発光素子が周辺に存在する酸素や水によって劣化させられることを防ぐために樹脂材料で封止されているが、樹脂は少量ではあるが酸素と水を透過するので発光素子の劣化が長期間においては進行してしまう問題がある。
【０００８】
また、封止樹脂材料自体も、発光素子からは発せられる光により変質劣化してしまい、そのために樹脂が変色して発光素子から出射された光が封止樹脂を透過して出射される効率が低下する問題と、水と酸素の透過量が増加し発光素子の劣化が加速されるという問題がある。
【０００９】
また発光素子へ供給された電気エネルギーの一部は熱に変わり発光素子とその周辺部の温度が上昇する。この温度上昇により、封止樹脂の劣化がより一層進行することと、点灯後短時間でも高温になると発光素子の発光効率が低下して輝度低下することの問題が生じている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、以下の線状光源、面発光装置により解決される。
【００１１】
配線基板と、前記配線基板上に配列した複数の発光素子と、前記配線基板上に形成し前記発光素子を被覆するガラス材とを備える線状光源。
【００１２】
上記線状光源と導光板とを備え、前記線状光源からの光を前記導光板の側面から入射して、対向する主面間で反射させながら全面に伝播させるとともに、前記主面の一方である出射面から出射させて面状の発光をする面発光装置。
【発明の効果】
【００１３】
樹脂よりも水と酸素の透過量は小さく実質的に零であるガラスで発光素子を封止するので水と酸素により発光素子が劣化することがなくなる。
【００１４】
また樹脂のように光による変質劣化のないガラスであるので発光素子の長時間点灯においても封止材の光出射光率が低下することなく、封止材の水と酸素の透過率が増大することもない。
【００１５】
封止樹脂の熱伝導率は約０．２Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対してガラスは約１Ｗ／ｍ・Ｋと高いので発光素子の発熱をよりよく伝えて外へ逃すので発光素子の温度上昇が小さくなり高温になるための発光効率低下も軽減することができる。
【００１６】
上記効果の相乗効果により、本発明の線状光源は、短時間の輝度低下と長時間の輝度低下の双方を防いで明るく信頼性の高いものが得られる。
【００１７】
発光素子の間に反射部材を配列しその対向する反射面の開口部が広がっていく間を発光素子を被覆するようにガラスで封止する構造により、発光素子から横方向に出た光も封止ガラスの出射面方向に反射して長手方向の輝度むら低減と輝度向上を図ることが可能であり、また封止ガラスの量が少なくて済む。
【００１８】
そして前記線状光源と導光板を用いることにより同様に明るく信頼性の高い面発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかかる線状光源を図１を用いて説明する。
【００２１】
図１は実施の形態１に係る線状光源の斜視図である。配線基板３は細長い板状の形をしており、図には略して示していないが電源から発光素子へ電力や信号を送受する電気配線が作り込まれており、基板の長手方向に発光ダイオードに代表される発光素子１が所定の間隔をおいて複数個配列している。発光素子は図６の発光素子パッケージ６１のような封止材と一体となった発光素子パッケージではなく、発光素子チップそのものである。そして配線基板の表面に発光素子１を被覆するようにガラス２を封止材として形成している。
【００２２】
封止ガラスは配線基板の実装面の全面に形成する必要はなく図１のように配線基板端部は除外したり、更には発光素子の周囲だけ形成しても良い。またガラスは、低融点ガラスを加熱軟化してプレス成形する方法、粉末状ガラスを載せて加熱溶融して形成する方法やゾルゲル法などの形成方法を用いることができる。
【００２３】
ガラスの水と酸素の透過率は実質的に零なのでガラスで被覆封止した発光素子が水や酸素と反応して劣化することはなくなる。またガラスは樹脂のように光エネルギーにより組織が変化することがないので発光素子を長時間点灯して直接光に曝しても光透過率が低下したり水と酸素の透過率が増大して発光量が低減することを抑制できる。
【００２４】
そして点灯時には発光素子が発熱するが、従来の樹脂よりガラスは熱伝導率が５倍程度大きいので発光素子の熱を外へ放熱する量が増えて発光素子の温度上昇を抑えることができる。そのため発光素子の発光効率の低下を抑えて点灯後短時間で生じていた発光量低下を抑制できる。
【００２５】
従来の発光素子パッケージのように配線やパッケージ枠などが不要で配線基板と一体化するので全体の大きさを小さく薄くすることが可能になり、また発光素子ピッチを細かくして輝度むらを低減することも容易になる。
【００２６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２にかかる線状光源について図２を用いて説明する。
【００２７】
図２は線状光源の長手方向の断面図である。第一の配線基板２３は実施形態１の配線基板３と同様のものであり、第一の配線基板の長手方向に発光素子２１が所定の間隔をおいて複数個配列している。
【００２８】
第一の配線基板２３の表面に発光素子２１を被覆するようにガラス２２を封止材として形成している。これが発光素子アレイモジュール２５である。そして本形態では、第一の配線基板より長い第二の配線基板２６の表面に発光素子アレイモジュールを複数個配列した構成の線状光源となっている。
【００２９】
各発光素子への電力と信号の送受は第一の配線基板の配線回路で行い、第二の配線基板は第一の配線基板への電力と信号の送受を行う。
【００３０】
一例として１２型のディスプレイに用いる線状光源の場合、８個の発光素子を配列した長さ約５０ｍｍの発光素子アレイモジュールを６本使って第二の配線基板に配列した構成ができる。前記配列数は一例であり、必要な明るさと輝度むらの少なさ及び発光素子アレイモジュールの製造しやすさなどの要因により発光素子の個数、間隔ピッチ、発光素子アレイモジュールの長さと配列数を適宜決めることができる。
【００３１】
一本の配線基板上に全ての配線と発光素子と封止ガラスを実装形成する場合は、非常に細長い基板に非常に多数の発光素子を実装して封止する工程が必要であり、多くの工数と精密さが必要な困難な製造作業となり、元の発光素子の不良や何らかの実装不良があった場合には線状光源全体が不良になり大きな損害が生じる。
【００３２】
これに対して本実施形態によれば一本の第一の配線基板の発光素子の実装と封止は少数で済むので製造が容易になる。さらに第一の配線基板と第二の配線基板の組立は、発光素子や封止材の実装に比べると、少ない箇所の配線接続と大きな基板の接合のみなので容易にできる。
【００３３】
よって結果として、容易に歩留まり良く安価な線状光源を得ることが出来る。そしてガラスによる封止を行っているので線状光源として短期的にも長期的にも明るいものが得られることは実施形態１と同様である。
【００３４】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３に係る線状光源について図３を用いて説明する。
【００３５】
図３は実施の形態３に係る線状光源の斜視図である。配線基板３３は細長い板状の形をしており、図には略して示していないが電源から発光素子へ電力や信号を送受する電気配線が作り込まれており、基板の長手方向に発光素子３１が所定の間隔をおいて複数個配列している。そして発光素子の間には反射部材３４を配列している。
【００３６】
この反射部材３４の発光素子３１と対向する面である反射面３５は、発光素子の出射方向である図の上方向に向かうにしたがって、発光素子をはさんで向かい合う反射面の間の開口が大きくなるように傾斜した形状になっている。そして対向する反射面３５の間で配線基板３３の表面に発光素子３１を被覆するようにガラス３２を封止材として形成している。
【００３７】
発光素子から出る光の方向は図の上方向だけではなく横方向にもあり、この横向きの光は反射部材の反射面に当たって上向きに反射して出射することができる。よって発光素子から直接に上向きに出射するだけの線状光源に比べて横方向の発光を有効に上方に出射しかつ横方向に広げた出射光が得られるので、明るく輝度むらが低減した線状光源を実現できる。また反射部材の所は封止材が不要なので封止ガラスの使用量が少なく済み、封止工程における比較的高温の処理が短時間で終わり他の部材への影響を抑えることができる。
【００３８】
そしてガラスによる封止を行っているので線状光源として短期的にも長期的にも明るいものが得られることは実施形態１と同様である。
【００３９】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４に係る線状光源について図４を用いて説明する。
【００４０】
図４は実施の形態４に係る線状光源の長手方向の断面図である。第一の配線基板４３は実施形態１の配線基板３と同様のものであり、第一の配線基板の長手方向に発光素子４１が所定の間隔をおいて複数個配列している。そして発光素子の間には反射部材４４を配列している。この反射部材４４の発光素子４１と対向する面である反射面は、発光素子の出射方向である図の上方向に向かうにしたがって、発光素子をはさんで向かい合う反射面の間の開口が大きくなるように傾斜した形状になっている。そして対向する反射面の間で第一の配線基板４３の表面に発光素子４１を被覆するようにガラス４２を封止材として形成している。これが発光素子アレイモジュール４５である。そして本形態では、第一の配線基板より長い第二の配線基板４６の表面に発光素子アレイモジュールを複数個配列した構成の線状光源となっている。各発光素子への電力と信号の送受は第一の配線基板の配線回路で行い、第二の配線基板は第一の配線基板への電力と信号の送受を行う。
【００４１】
発光素子４１から発した光は直接に上向きに出射するだけでなく、横向きの光は反射部材４４の反射面で反射して上向きに出射されるので、明るく輝度むらの低減した線状光源を得ることができる。そして実施形態２で説明したように、一本の非常に細長い配線基板に非常に多数の発光素子と反射部材と封止ガラスとを装着する場合に比べて、歩留まり良く安価な線状光源を実現できて、ガラスによって封止を行っているので短期的にも長期的にも明るいものができる。
【００４２】
（実施の形態５）
次に本発明の実施の形態５に係る面発光装置について図５を用いて説明する。
【００４３】
図５（ａ）は実施の形態５に係る面発光装置の平面図、（ｂ）は断面図である。発光素子５１と反射部材５４を第一の配線基板５３に配列した発光素子アレイモジュールを第二の配線基板５６に配列した線状光源と、楔状の形をした導光板５７とで構成する。発光素子５１から発した光は封止ガラス内を透過して出射し、導光板５７の側面である入射面５８に入射し、導光板の主面である出射面５９と、出射面５９と対向するもう一方の傾斜した主面の間で反射させながら全面に伝播し、傾斜主面から前方に反射した光を出射面から面状の光として発光する面発光装置である。
【００４４】
本発光装置では、ガラスで発光素子を封止しているので、封止材の光透過率低下や水と酸素の透過率低下などの問題がなく、短期的にも長期的にも明るい発光が可能であり、従来のパッケージ型発光素子を用いるものに比べて小型薄型の面発光装置が実現できる。本発光装置は、本実施形態に限定するものではなく、一本の配線基板に全ての発光素子、配線、封止ガラスを装着するものや、発光素子の間に反射部材を含まないものも有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の線状光源と面発光装置は、小型薄型で且つ短期的にも長期的にも明るい発光が可能であり、ディスプレイ用光源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態１に係る線状光源の斜視図
【図２】実施の形態２に係る線状光源の長手方向の断面図
【図３】実施の形態３に係る線状光源の斜視図
【図４】実施の形態４に係る線状光源の長手方向の断面図
【図５】（ａ）実施の形態５に係る面発光装置の平面図、（ｂ）断面図
【図６】（ａ）従来の面発光装置の上面図、（ｂ）従来の面発光装置の側面図
【図７】従来の線状光源の部分断面図
【符号の説明】
【００４７】
１  発光素子
２  ガラス
３  配線基板
２５  発光素子アレイモジュール
２６  第二の配線基板
３４  反射部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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